JP2014046276A - Ceramic honeycomb structure and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic honeycomb structure having high performance for removing a harmful substance and high mechanical strength.SOLUTION: In a ceramic honeycomb structure 100, a circumferential groove (groove) 101 having a width along the flow passage direction of Pw and a depth of Ph is formed on a circumference on the outer periphery surface which is a cylindrical surface shape. In addition, the outer surface of an outer peripheral wall 200 is formed into a cylindrical surface shape and the inner surface is formed into a shape fitted to the outer periphery surface of the ceramic honeycomb structure 100. Thus, an inner peripheral projection (projection) 201 fitted to the circumferential groove 101 is formed on the inner surface of the outer peripheral wall 200.

Description

本発明は、ガス(排気ガス)の浄化に用いられるセラミックハニカム構造体、及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a ceramic honeycomb structure used for purification of gas (exhaust gas) and a method for manufacturing the same.

近年、ガソリンエンジンと比べて燃費が良好でかつCO排出量が少ないディーゼルエンジンは、自動車等のエンジンとして国際的にも新たに注目されている。しかしながら、ディーゼルエンジンの排気ガス中には、PM(Particulate Matter:粒子状物質)とNOx(窒素酸化物)等の有害物質が含まれているため、ディーゼルエンジンの排気系に設けられた排気ガス浄化装置中に、排気ガス中のPMやNOxを浄化または除去するための触媒を担持したセラミックハニカム構造体が組み込まれて、使用されている。 In recent years, diesel engines that have better fuel efficiency and lower CO 2 emissions than gasoline engines have attracted international attention as engines for automobiles and the like. However, the exhaust gas of diesel engines contains PM (Particulate Matter) and NOx (nitrogen oxides) and other harmful substances, so exhaust gas purification provided in the exhaust system of diesel engines. A ceramic honeycomb structure carrying a catalyst for purifying or removing PM and NOx in exhaust gas is incorporated in the apparatus and used.

セラミックハニカム構造体は、セラミックスで構成された細孔を有する多孔質の隔壁で仕切られた小さな矩形形状の断面をもった細長い流路が多数並列に配列・集積され、全体としては、中心軸がこの流路の長手方向(ガスの流通方向:流路方向)と平行とされた、例えば円筒形状とされる。この多孔質の隔壁の表面(流路の内面)や細孔の内部に、触媒が担持されている。   A ceramic honeycomb structure has a large number of elongated channels with a small rectangular cross section partitioned by a porous partition wall having pores made of ceramics. For example, it has a cylindrical shape that is parallel to the longitudinal direction of the flow path (gas flow direction: flow path direction). A catalyst is supported on the surface of the porous partition wall (inner surface of the flow path) and inside the pores.

図7(a)は、こうしたセラミックハニカム構造体の斜視図であり、白矢印はガスが流される方向(流路方向)を示している。図7(b)は、その流路方向に平行な中心軸を含むH−H方向の断面図、図7(c)は流路方向に垂直なI−I方向の断面図である。また、図7(d)は、図7(c)における点線で囲まれた箇所の拡大図である。   FIG. 7A is a perspective view of such a ceramic honeycomb structure, and white arrows indicate the direction in which gas flows (flow path direction). FIG. 7B is a cross-sectional view in the HH direction including a central axis parallel to the flow path direction, and FIG. 7C is a cross-sectional view in the II direction perpendicular to the flow path direction. Moreover, FIG.7 (d) is an enlarged view of the location enclosed with the dotted line in FIG.7 (c).

図7(a)に示されるように、このセラミックハニカム構造体の外形は円筒形状であり、ガスの流れに垂直な断面形状(図7(c))においては、図7(d)に示されるような、隔壁30で囲まれて構成された流路20が多数形成されている。流入側(図7(a)(b)における上側)と流出側(同、下側)の円形状の端面において流路20が露出しており、流入側の端面からNOxを含むガスが各流路20に流入し、細長い流路20を通過して、流出側の端面からガスが流出する設定とされる。各流路20は、図7(d)にその拡大図が示されるように、4方向を隔壁30で仕切られて構成される。隔壁30は図7(b)における上下方向に一様に延伸しており、この延伸した方向が流路20にガスの流通方向となる。図7(d)に拡大図に示されるように、隔壁30は格子状とされ、隔壁30で囲まれた領域が流路20となる。上記のセラミックハニカム構造体における隔壁30の表面や細孔の内部に触媒が担持されることで、有害物質が低減又は除去されたガスが流出側の端面から流出される。   As shown in FIG. 7 (a), the outer shape of the ceramic honeycomb structure is cylindrical, and the cross-sectional shape perpendicular to the gas flow (FIG. 7 (c)) is shown in FIG. 7 (d). A large number of such flow paths 20 surrounded by the partition walls 30 are formed. The flow paths 20 are exposed at the circular end faces on the inflow side (upper side in FIGS. 7A and 7B) and the outflow side (same as the lower side), and the gas containing NOx flows from the end face on the inflow side. The gas flows into the channel 20, passes through the elongated channel 20, and the gas flows out from the end surface on the outflow side. As shown in the enlarged view of FIG. 7D, each flow path 20 is configured by partitioning four directions with partition walls 30. The partition wall 30 extends uniformly in the vertical direction in FIG. 7B, and this extended direction becomes the gas flow direction in the flow path 20. As shown in the enlarged view of FIG. 7D, the partition walls 30 are formed in a lattice shape, and a region surrounded by the partition walls 30 is the flow path 20. By supporting the catalyst on the surfaces of the partition walls 30 and inside the pores in the ceramic honeycomb structure, the gas from which harmful substances have been reduced or removed flows out from the end face on the outflow side.

図7(a)〜(c)に示されるように、全体として見た場合には、このセラミックハニカム構造体は、セラミックハニカム構造体本体800と、外周壁900で構成される。セラミックハニカム構造体本体800は、各流路20が延伸する方向が円筒形状の軸方向と平行となるように隔壁30が全体として一体化された円筒形状とされる。外周壁900は、セラミックハニカム構造体本体800における流路方向の周りの円筒形状の外周面を覆って形成される。このセラミックハニカム構造体を製造するに際しては、まずセラミックハニカム構造体本体800が製造され、セラミックハニカム構造体本体800の外周部の流路が加工除去されて外周面が形成され、その後でその円筒形状の外周面に外周壁900となる材料が塗布形成された後に乾燥、必要に応じて更に焼成され、最終的に図7に示される形態とされる。   As shown in FIGS. 7A to 7C, when viewed as a whole, this ceramic honeycomb structure includes a ceramic honeycomb structure body 800 and an outer peripheral wall 900. The ceramic honeycomb structure main body 800 has a cylindrical shape in which the partition walls 30 are integrated as a whole so that the direction in which each flow path 20 extends is parallel to the axial direction of the cylindrical shape. The outer peripheral wall 900 is formed so as to cover a cylindrical outer peripheral surface around the flow path direction in the ceramic honeycomb structure main body 800. When manufacturing this ceramic honeycomb structure, first, the ceramic honeycomb structure main body 800 is manufactured, and the flow path in the outer peripheral portion of the ceramic honeycomb structure main body 800 is processed and removed to form the outer peripheral surface. After the material for forming the outer peripheral wall 900 is applied and formed on the outer peripheral surface of the substrate, it is dried and further baked as necessary, and finally the form shown in FIG. 7 is obtained.

近年、ハニカム構造体に触媒をより多く担持させるために、ハニカム構造体の隔壁の気孔率を45%以上と高くすることが検討されている。しかしながら、ハニカム構造体の隔壁の気孔率を高くしたのみでは、触媒の担持特性を向上させることはできるものの、ハニカム構造体の必要な強度を確保することが困難である。   In recent years, it has been studied to increase the porosity of the partition walls of the honeycomb structure to 45% or more in order to support more catalyst on the honeycomb structure. However, only by increasing the porosity of the partition walls of the honeycomb structure, although the catalyst supporting characteristics can be improved, it is difficult to ensure the necessary strength of the honeycomb structure.

一方、隔壁30に担持された触媒が活性化して機能するためには、セラミックハニカム構造体の内部に担持された触媒が高温となることも必要である。このため、エンジン始動後に高温のガスが流路を流れてから短時間でセラミックハニカム構造体の内部の温度が上昇することが必要である。   On the other hand, in order for the catalyst supported on the partition walls 30 to be activated and function, it is necessary that the catalyst supported inside the ceramic honeycomb structure has a high temperature. For this reason, it is necessary for the temperature inside the ceramic honeycomb structure to rise in a short time after the hot gas flows through the flow path after the engine is started.

特許文献1に記載の技術では、排気ガスが排出される側のハニカム構造体の強度を改善するため、ガスの流れる方向における一端と他端における外周壁の厚さを異ならせ、一端側における外周壁を他端側における外周壁よりも厚くしている。この際、一端側における流路の断面積を他端側における流路の断面積よりも小さくして外周壁の外径を一端側と他端側で同一とすることもでき、一端側における流路の断面積と他端側における流路の断面積と等しくして一端側における外周壁の外径を他端側よりも大きくした構成とすることもできることが記載されている。   In the technique described in Patent Document 1, in order to improve the strength of the honeycomb structure on the exhaust gas discharge side, the thickness of the outer peripheral wall at one end and the other end in the gas flow direction is different, The wall is thicker than the outer peripheral wall on the other end side. At this time, the cross-sectional area of the flow path on one end side can be made smaller than the cross-sectional area of the flow path on the other end side so that the outer diameter of the outer peripheral wall is the same on one end side and the other end side. It is described that the cross-sectional area of the passage is equal to the cross-sectional area of the flow path on the other end side, and the outer diameter of the outer peripheral wall on one end side can be made larger than that on the other end side.

また、特許文献2に記載の技術においては、セラミックハニカム構造体本体の円筒形状の外周面に例えば円形の凹部を部分的に形成し、外周面及び凹部に被覆層をコートして、外周壁を形成する技術が記載されている。この構成によって、外周壁と被覆層との間の剥離が抑制されることが記載されている。   In the technique described in Patent Document 2, for example, a circular concave portion is partially formed on the cylindrical outer peripheral surface of the ceramic honeycomb structure body, and a coating layer is coated on the outer peripheral surface and the concave portion, so that the outer peripheral wall is formed. The forming technique is described. It is described that this configuration suppresses peeling between the outer peripheral wall and the coating layer.

特開2008−215337号公報JP 2008-215337 A 特開2007−290945号公報JP 2007-290945 A

特許文献1に記載の構成のセラミックハニカム構造体においては、一端と他端における外周壁の厚さが異なり、一方の端部の外周壁の厚さが薄いため外周壁の強度が低く、他方の端部では外周壁の厚さが厚いため、排気ガスによるハニカム構造体の温度が上昇し難く、エンジン始動後に触媒が活性化するまでに時間を要し、有害物質除去性能に問題を有していた。   In the ceramic honeycomb structure having the configuration described in Patent Document 1, the thickness of the outer peripheral wall at one end and the other end is different, and the strength of the outer peripheral wall is low because the thickness of the outer peripheral wall at one end is thin. Since the outer peripheral wall is thick at the end, it is difficult for the temperature of the honeycomb structure to rise due to the exhaust gas, and it takes time until the catalyst is activated after the engine is started, and there is a problem in the harmful substance removal performance. It was.

特許文献2に記載の構成のセラミックハニカム構造体においては、外壁の表面に被覆層をコートしていることから、両者間で熱が伝わり難く、かつ、外周壁自体の厚さも厚くなることから、エンジン始動後に触媒が活性化するまでに時間を要し、有害物質除去性能に問題を有していた。   In the ceramic honeycomb structure having the configuration described in Patent Document 2, since the coating layer is coated on the surface of the outer wall, heat is not easily transmitted between the two, and the thickness of the outer peripheral wall itself is also increased. It took time until the catalyst was activated after the engine was started, and there was a problem in the performance of removing harmful substances.

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、ハニカム構造体の隔壁の気孔率が45%以上と高い場合であっても、高い機械的強度と高い有害物除去性能を両立することができるセラミックハニカム構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and achieves both high mechanical strength and high harmful substance removal performance even when the porosity of the partition walls of the honeycomb structure is as high as 45% or more. An object of the present invention is to provide a ceramic honeycomb structure that can be manufactured and a method for manufacturing the same.

本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明のセラミックハニカム構造体は、多孔質のセラミックスで構成された隔壁で仕切られて構成された複数の流路が隣接して平行に設けられた構成を具備するセラミックハニカム構造体本体と、当該セラミックハニカム構造体本体における流路方向の周りの外周面を覆って形成された外周壁と、を具備するセラミックハニカム構造体であって、前記セラミックハニカム構造体本体の外周面は、最外周に位置する流路が外部との間の隔壁を有さず外部に開口しており、前記外周面の円周方向において連続した溝が形成され、前記外周壁の内面に前記溝と嵌合する突起部が形成され、前記隔壁を構成するセラミックスの気孔率が45〜70%の範囲、前記隔壁の厚さが0.1〜0.4mmの範囲であり、前記突起部が形成された箇所以外における前記外周壁の厚さが0.1〜5.0mmの範囲、前記溝の前記流通方向に沿った幅の総和が前記セラミックハニカム構造体の前記流路方向における長さをLとしてL/300〜L/10の範囲、であることを特徴とする。
本発明のセラミックハニカム構造体において、前記溝及び前記突起部は前記流路方向における複数の箇所に形成されたことを特徴とする。
本発明のセラミックハニカム構造体において、前記溝及び前記突起部は、前記セラミックハニカム構造体の前記流路方向における端部からの距離が0.2L以上離れた領域に形成されたことを特徴とする。
本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法は、前記セラミックハニカム構造体の製造方法であって、ハニカム構造を有する成形体を形成する成形体形成工程と、前記成形体を焼成して焼結体とする焼成工程と、前記焼結体の外周周縁部を除去する加工工程と、前記焼結体における前記外周面に前記溝を形成する溝加工工程と、前記外周壁となる材料を前記外周面及び前記溝に塗布した後に乾燥、及び/又は焼成して前記外周壁を形成する外周壁形成工程と、を具備することを特徴とする。
本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法は、前記セラミックハニカム構造体の製造方法であって、ハニカム構造を有する成形体を形成する成形体形成工程と、前記成形体の外周周縁部を除去する加工工程と、前記成形体を焼成して焼結体とする焼成工程と、前記焼結体における前記外周面に前記溝を形成する溝加工工程と、前記外周壁となる材料を前記外周面及び前記溝に塗布した後に乾燥、及び/又は焼成して前記外周壁を形成する外周壁形成工程と、を具備することを特徴とする。
本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法は、前記セラミックハニカム構造体の製造方法であって、ハニカム構造を有する成形体を形成する成形体形成工程と、前記成形体の外周周縁部を除去する加工工程と、前記成形体における前記外周面に前記溝を形成する溝加工工程と、前記成形体を焼成して焼結体とする焼成工程と、前記外周壁となる材料を前記外周面及び前記溝に塗布した後に乾燥、及び/又は焼成して前記外周壁を形成する外周壁形成工程と、を具備することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configurations.
A ceramic honeycomb structure of the present invention includes a ceramic honeycomb structure main body having a configuration in which a plurality of flow paths configured by being partitioned by a partition made of porous ceramics are provided adjacently in parallel, and A ceramic honeycomb structure including an outer peripheral wall formed to cover an outer peripheral surface around a flow path direction in the ceramic honeycomb structure main body, wherein the outer peripheral surface of the ceramic honeycomb structure main body is located at an outermost periphery The flow path that opens to the outside without having a partition wall between the outside, a groove that is continuous in the circumferential direction of the outer peripheral surface is formed, and a protrusion that fits the groove on the inner surface of the outer peripheral wall The porosity of the ceramic constituting the partition wall is in the range of 45 to 70%, the thickness of the partition wall is in the range of 0.1 to 0.4 mm, and the portion other than the portion where the protrusion is formed. The thickness of the outer peripheral wall is in the range of 0.1 to 5.0 mm, and the sum of the widths of the grooves along the flow direction is L / 300 to L as the length of the ceramic honeycomb structure in the flow path direction. It is the range of L / 10.
In the ceramic honeycomb structure of the present invention, the groove and the protrusion are formed at a plurality of locations in the flow path direction.
In the ceramic honeycomb structure of the present invention, the groove and the protrusion are formed in a region where the distance from the end in the flow channel direction of the ceramic honeycomb structure is 0.2 L or more. .
The method for manufacturing a ceramic honeycomb structure according to the present invention is a method for manufacturing the ceramic honeycomb structure, comprising: a formed body forming step for forming a formed body having a honeycomb structure; and a sintered body obtained by firing the formed body. A firing step, a processing step of removing an outer peripheral edge of the sintered body, a groove processing step of forming the groove on the outer peripheral surface of the sintered body, and a material to be the outer peripheral wall with the outer peripheral surface and And an outer peripheral wall forming step of forming the outer peripheral wall by drying and / or baking after being applied to the groove.
The method for manufacturing a ceramic honeycomb structure according to the present invention is a method for manufacturing the ceramic honeycomb structure, the forming body forming step for forming a formed body having a honeycomb structure, and the processing for removing the peripheral edge of the formed body. A step of firing the formed body to form a sintered body, a groove processing step of forming the groove on the outer peripheral surface of the sintered body, and a material for the outer peripheral wall as the outer peripheral surface and the And an outer peripheral wall forming step of forming the outer peripheral wall by drying and / or baking after being applied to the groove.
The method for manufacturing a ceramic honeycomb structure according to the present invention is a method for manufacturing the ceramic honeycomb structure, the forming body forming step for forming a formed body having a honeycomb structure, and the processing for removing the peripheral edge of the formed body. A step of forming a groove on the outer peripheral surface of the molded body, a firing step of firing the molded body to form a sintered body, and a material for the outer peripheral wall as the outer peripheral surface and the groove. And an outer peripheral wall forming step in which the outer peripheral wall is formed by drying and / or baking after being applied to the substrate.

本発明は以上のように構成されているので、高い機械的強度と高い有害物除去性能を両立することができるセラミックハニカム構造体を得ることができる。   Since the present invention is configured as described above, a ceramic honeycomb structure that can achieve both high mechanical strength and high harmful substance removal performance can be obtained.

本発明の実施の形態に係るセラミックハニカム構造体の斜視図(a)、その流路方向に沿った模式断面図(b)、そのA−A方向の模式断面図(c)、そのB−B方向の模式断面図(d)である。The perspective view (a) of the ceramic honeycomb structure which concerns on embodiment of this invention, the schematic cross section (b) along the flow path direction, the schematic cross section (c) of the AA direction, BB It is a schematic cross section (d) of a direction. 本発明の実施の形態に係るセラミックハニカム構造体におけるセラミックハニカム構造体本体(a)、外周壁(b)の斜視図である。1 is a perspective view of a ceramic honeycomb structure body (a) and an outer peripheral wall (b) in a ceramic honeycomb structure according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係るセラミックハニカム構造体の製造方法における外周壁形成工程の際の形態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the form in the case of the outer peripheral wall formation process in the manufacturing method of the ceramic honeycomb structure which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るセラミックハニカム構造体の変形例の流路方向に沿った模式断面図である。It is a schematic cross section along the flow path direction of a modified example of the ceramic honeycomb structure according to the embodiment of the present invention. 実施例とされたセラミックハニカム構造体の模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a ceramic honeycomb structure as an example. 比較例とされたセラミックハニカム構造体の模式断面図である。It is a schematic cross section of a ceramic honeycomb structure as a comparative example. 従来のセラミックハニカム構造体の斜視図(a)、流路方向に沿った模式断面図(b)、流路方向に垂直な模式断面図(c)、流路方向に垂直な断面の拡大図(d)である。A perspective view (a) of a conventional ceramic honeycomb structure, a schematic cross-sectional view (b) along the flow path direction, a schematic cross-sectional view (c) perpendicular to the flow path direction, and an enlarged view of a cross section perpendicular to the flow path direction ( d).

以下、本発明について具体的な実施形態を示しながら説明する。ただし、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。本発明のセラミックハニカム構造体は、セラミックハニカム構造体本体と、その外周面を覆いセラミックハニカム構造体本体を機械的に補強する外周壁で構成される。   The present invention will be described below with reference to specific embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments. The ceramic honeycomb structure of the present invention includes a ceramic honeycomb structure main body and an outer peripheral wall that covers the outer peripheral surface and mechanically reinforces the ceramic honeycomb structure main body.

図1(a)は、本発明の実施の形態に係るセラミックハニカム構造体の斜視図であり、ガスはこのセラミックハニカム構造体において白矢印の方向(図中上下方向)に流される。図1(b)は、その中心軸上における流路方向に沿った断面図である。図1(c)は、そのA−A方向(図1(b)における中央部よりも上側の領域)の断面図であり、図1(d)はそのB−B方向(図1(b)の上下方向における中央部)の断面図である。ここで示されるように、このセラミックハニカム構造体は、略円筒形状のセラミックハニカム構造体本体100と外周壁200で構成される。セラミックハニカム構造体本体100は、その円筒形状の中心軸方向に沿った流路が多数並列に集積され、全体として略円筒形状とされている。セラミックハニカム構造体本体100における流路の構造、すなわち、各流路が4方向を隔壁で仕切られて構成されている点については、図7に記載の構造と同様である。   FIG. 1A is a perspective view of a ceramic honeycomb structure according to an embodiment of the present invention, and gas flows in the direction of the white arrow (vertical direction in the figure) in this ceramic honeycomb structure. FIG.1 (b) is sectional drawing along the flow-path direction on the central axis. FIG.1 (c) is sectional drawing of the AA direction (area | region above a center part in FIG.1 (b)), FIG.1 (d) is the BB direction (FIG.1 (b)). It is sectional drawing of the center part in the up-down direction. As shown here, the ceramic honeycomb structure includes a substantially cylindrical ceramic honeycomb structure main body 100 and an outer peripheral wall 200. The ceramic honeycomb structure main body 100 has a substantially cylindrical shape as a whole, in which a large number of flow paths along the central axis direction of the cylindrical shape are integrated in parallel. The structure of the flow path in the ceramic honeycomb structure main body 100, that is, each flow path is configured by partitioning four directions with partition walls is the same as the structure shown in FIG.

また、図2(a)は、図1(a)に対応した状態におけるセラミック構造体本体100(a)の斜視図、図2(b)は、外周壁200(b)の形状を示す斜視図である。図1、2に示されるように、セラミックハニカム構造体本体100においてその外周面は、最外周に位置する流路が外部との間の隔壁を有さず外部に開口しており、その外周面の円周上に、流路方向に沿った幅がPw、深さがPhである円周溝(溝)101が形成されている。また、外周壁200の外面は円筒面形状とされるが、その内面はセラミックハニカム構造体本体100の外周面に嵌合する形状とされる。このため、外周壁200の内面には円周溝101と嵌合する内周突起部(突起部)201が形成されている。内周突起部201の流路方向に沿った幅、流路方向に垂直な高さは、前記の円周溝101に対応し、それぞれPw、Phとなる。また、内周突起部201以外における外周壁200の厚さは一様であり、その厚さはTである。外周壁厚さTは、最外周に位置する流路が外部との間の隔壁を有さず外部に開口した最外周面からの厚さを言う。なお、一様に流路20が形成されたセラミックハニカム構造体本体100に円周溝101が形成されるため、図2(a)における特に円周溝101が形成された箇所には実際には流路20が露出することがあるが、ここではこの記載は省略されている。この露出した流路20は、外周壁200によって閉塞される。   2A is a perspective view of the ceramic structure body 100 (a) in a state corresponding to FIG. 1A, and FIG. 2B is a perspective view showing the shape of the outer peripheral wall 200 (b). It is. As shown in FIGS. 1 and 2, the outer peripheral surface of the ceramic honeycomb structure body 100 has an outer peripheral surface in which a channel located on the outermost periphery does not have a partition wall between the outer periphery and the outer peripheral surface. A circumferential groove (groove) 101 having a width Pw and a depth Ph along the flow path direction is formed on the circumference. Further, the outer surface of the outer peripheral wall 200 has a cylindrical surface shape, and the inner surface thereof has a shape that fits with the outer peripheral surface of the ceramic honeycomb structure body 100. For this reason, an inner peripheral projection (projection) 201 that fits with the circumferential groove 101 is formed on the inner surface of the outer peripheral wall 200. The width along the flow path direction of the inner peripheral projection 201 and the height perpendicular to the flow path direction correspond to the circumferential groove 101 and are Pw and Ph, respectively. The thickness of the outer peripheral wall 200 other than the inner peripheral protrusion 201 is uniform, and the thickness is T. The outer peripheral wall thickness T refers to the thickness from the outermost peripheral surface where the channel located at the outermost periphery does not have a partition wall between the outer periphery and opens to the outside. In addition, since the circumferential groove 101 is formed in the ceramic honeycomb structure main body 100 in which the flow path 20 is uniformly formed, the portion where the circumferential groove 101 is formed in FIG. Although the flow path 20 may be exposed, this description is omitted here. The exposed flow path 20 is blocked by the outer peripheral wall 200.

なお、前記の通り、実際には外周壁200は、セラミックハニカム構造体本体100の最外周に位置する流路が外部との間の隔壁を有さず外部に開口した外周面に、外周壁200となる材料を塗布した後に乾燥、及び/又は焼成して形成される。   In addition, as described above, the outer peripheral wall 200 actually has an outer peripheral wall 200 on the outer peripheral surface where the flow path located on the outermost periphery of the ceramic honeycomb structure main body 100 does not have a partition wall between the outside and opens to the outside. It is formed by applying and then drying and / or firing.

このセラミックハニカム構造体本体100は、隔壁30が一体化されて全体が図2(a)に示される形状となるように構成される。隔壁30を構成する材料としては、コーディエライト(2MgO・2Al・5SiO)、アルミナ(Al)、ムライト(3Al・2SiO)、窒化珪素(Si)、LAS(LiO・Al・SiO)、チタン酸アルミニウム等のセラミックスを用いることができる。この場合、これらの原材料の混合粉末に対してメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等の有機バインダー、潤滑剤、造孔材を添加し、乾式で十分混合した後、規定量の水を添加、十分な混練を行って可塑化して、成形体とすることが可能な坏土とすることができる。 The ceramic honeycomb structure main body 100 is configured such that the partition walls 30 are integrated to form the entire shape shown in FIG. The material constituting the partition wall 30 is cordierite (2MgO · 2Al 2 O 3 · 5SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), mullite (3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4). ), LAS (Li 2 O.Al 2 O 3 .SiO 2 ), ceramics such as aluminum titanate can be used. In this case, add organic binder such as methylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, lubricant and pore former to the mixed powder of these raw materials, mix thoroughly by dry method, add specified amount of water, and knead sufficiently. It can be made into a clay that can be plasticized to form a molded body.

例えば、隔壁30の材料としてコーディエライトを用いる場合には、カオリン、仮焼カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウム、シリカ、タルク等を、焼成後の組成でMgOが12〜16%、Alが30〜45%、SiOが42〜56%程度の質量比となるように混合される。これに、バインダー、焼結助剤が適宜添加されて原料粉末とされる。 For example, when cordierite is used as the material of the partition wall 30, kaolin, calcined kaolin, alumina, aluminum hydroxide, silica, talc, etc. are composed of 12 to 16% MgO, Al 2 O 3 in the composition after firing. Is 30 to 45%, and SiO 2 is mixed so as to have a mass ratio of about 42 to 56%. To this, a binder and a sintering aid are appropriately added to obtain a raw material powder.

造孔材としては、グラファイト、カーボン粉、小麦粉、コーンスターチ、樹脂、未発泡中空樹脂、発泡済み中空樹脂等を用いることができる。中でも、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリアクリル酸エステル、ポリスチレン、ポリアクリルエステル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、メチルメタクリレート・アクリロニトリル共重合体等からなる中空の樹脂材料の粒子を用いることが好ましい。この際、炭化水素等のガスを内包し、外殻厚さが0.1〜2μm程度であり、平均粒子径が20〜70μm、水分含有率が70〜95%程度とすることが好ましい。   As the pore former, graphite, carbon powder, wheat flour, corn starch, resin, unfoamed hollow resin, foamed hollow resin, or the like can be used. Among them, it is preferable to use particles of a hollow resin material made of polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyacrylate ester, polystyrene, polyacryl ester, polyethylene, polyethylene terephthalate, methyl methacrylate / acrylonitrile copolymer and the like. At this time, it is preferable to enclose a gas such as hydrocarbon, have an outer shell thickness of about 0.1 to 2 μm, an average particle diameter of 20 to 70 μm, and a moisture content of about 70 to 95%.

この造孔材を、上記の原料粉末に例えば中空樹脂を5〜10%程度の質量比で添加し、坏土を形成後、成形し、1410℃程度で焼成した場合、気孔率が45〜70%と大きくすることができる。この際、細孔径が20μm以下の小さな細孔の容積比を20%以下、細孔径が50μm以上の大きな細孔の容積比を20%以下とすることができる。これにより、このセラミックス(隔壁30)の表面やその内部の細孔に大量の触媒を担持させることができる。   When the pore former is added to the above raw material powder, for example, by a hollow resin at a mass ratio of about 5 to 10%, and after forming a clay, it is molded and fired at about 1410 ° C., the porosity is 45 to 70. % Can be increased. At this time, the volume ratio of small pores having a pore diameter of 20 μm or less can be 20% or less, and the volume ratio of large pores having a pore diameter of 50 μm or more can be 20% or less. As a result, a large amount of catalyst can be supported on the surface of the ceramic (partition wall 30) or in the pores therein.

図2(a)の形状のセラミックハニカム構造体本体100を製造する際には、まず、セラミックハニカム構造体本体(図7)に対応した成形体を、上記の坏土を押出成形することによって製造する(成形体形成工程)。この構造は、図7における上下方向(流路方向)にわたり一様であるため、押出成形によって製造することができる。その後、この成形体を上記の温度で焼成することによって、この形状の焼結体を得る(焼成工程)。次に、この焼結体における円筒面形状の外周周縁部を旋盤で加工除去し、最外周に位置する流路が外部との間の隔壁を有さず外部に開口した外周面とする(加工工程)。次に、この焼結体における外周面を例えば旋盤や円筒研削盤によって加工して円周溝101を形成する(溝加工工程)。円周溝101を円周上にわたり形成する加工は、焼結体を中心軸の周りで回転させることによって、特に容易に行うことができる。これによって図2(a)の形態のセラミックハニカム構造体本体100を得ることができる。   When manufacturing the ceramic honeycomb structure body 100 having the shape shown in FIG. 2A, first, a molded body corresponding to the ceramic honeycomb structure body (FIG. 7) is manufactured by extruding the above-mentioned clay. (Molded body forming step). Since this structure is uniform in the vertical direction (flow channel direction) in FIG. 7, it can be manufactured by extrusion molding. Then, this shaped body is fired at the above temperature to obtain a sintered body of this shape (firing step). Next, the peripheral peripheral edge of the cylindrical surface shape in this sintered body is processed and removed with a lathe, and the flow path located on the outermost periphery has an outer peripheral surface opened to the outside without having a partition wall between the outside (processing) Process). Next, the outer peripheral surface of the sintered body is processed by, for example, a lathe or a cylindrical grinder to form the circumferential groove 101 (groove processing step). The process of forming the circumferential groove 101 over the circumference can be performed particularly easily by rotating the sintered body around the central axis. Thereby, the ceramic honeycomb structure main body 100 in the form of FIG. 2A can be obtained.

なお、加工工程、焼成工程、溝加工工程を行う順序は、上記の構造を得ることができる限りにおいて、適宜設定することができる。例えば、焼成工程、加工工程、溝加工工程の順序、加工工程、焼成工程、溝加工工程の順序、加工工程、溝加工工程、焼成工程の順序とすることができる。焼成工程、加工工程、溝加工工程の順序で行う場合には、焼結体に対して加工工程、溝加工工程が行われる。加工工程、焼成工程、溝加工工程の順序で行う場合には、焼成前の成形体に対して加工工程が行われ、焼結体に対して溝加工工程が行われる。加工工程、溝加工工程、焼成工程の順序で行う場合には、焼成前の成形体に対して加工工程、溝加工工程が行われる。このため、これらの工程を行う順序は、セラミックハニカム構造体本体100(隔壁30)を構成する材料やその構造、円周溝の形態等に応じて、適宜設定することができる。 In addition, as long as said structure can be obtained, the order which performs a process process, a baking process, and a groove process process can be set suitably. For example, the order of the firing step, the processing step, the groove processing step, the processing step, the firing step, the order of the groove processing step, the order of the processing step, the groove processing step, and the firing step can be used. When performing in order of a baking process, a process process, and a groove process, a process process and a groove process are performed with respect to a sintered compact. When performing in order of a processing process, a baking process, and a groove processing process, a processing process is performed with respect to the molded object before baking, and a groove processing process is performed with respect to a sintered compact. When performing in order of a processing process, a groove processing process, and a baking process, a processing process and a groove processing process are performed with respect to the molded object before baking. Therefore, the order in which these steps are performed can be appropriately set according to the material constituting the ceramic honeycomb structure body 100 (partition wall 30), its structure, the shape of the circumferential groove, and the like.

外周壁200は、溝加工工程後のセラミックハニカム構造体本体100に対して、外周壁200となる材料を外周面及び前記溝に塗布した後に乾燥、及び/又は焼成することによって形成される(外周壁形成工程)。外周壁200は、例えば、セラミックス粒子、コロイダルシリカ又はコロイダルアルミナと、バインダー、水、必要に応じて分散剤等を混連したペースト状のものを塗布・焼成することによって得られる。この場合、セラミックス粒子としては、セラミックハニカム構造体本体100と同様のセラミックス材料を用いることができ、例えばコーディエライト、アルミナ、ムライト、シリカ、チタン酸アルミニウム等を用いることができる。   The outer peripheral wall 200 is formed by applying a material to be the outer peripheral wall 200 to the outer peripheral surface and the groove and then drying and / or firing the ceramic honeycomb structure body 100 after the grooving process (outer periphery). Wall formation process). The outer peripheral wall 200 is obtained, for example, by applying and baking a paste-like material in which ceramic particles, colloidal silica or colloidal alumina, a binder, water, and a dispersant as necessary are mixed. In this case, as the ceramic particles, a ceramic material similar to that of the ceramic honeycomb structure body 100 can be used. For example, cordierite, alumina, mullite, silica, aluminum titanate, or the like can be used.

図3は、外周壁200となる材料を塗布する際の形態を模式的に示す図である。ここでは、溝加工工程後のセラミックハニカム構造体本体100の流入側の端面100aと流出側の端面100bとが、セラミックハニカム構造体本体100の端面よりも大きな外径をもつ支持板500a、500bでそれぞれ挟まれて支持され、固定される。この状態で、平板状のスクレーパー550が、支持板500a、500bの上側の支持板外周端部510a、510bと当接するように設置されることで、セラミックハニカム構造体本体100の上端部とスクレーパー550との間に空隙が形成される。この状態で、セラミックハニカム構造体本体100の上端部と平板状のスクレーパー550との間の空隙に、上記の成分からなり外周壁200の原料となるコート材210が充填される。その後、中心軸Xを軸としてセラミックハニカム構造体本体100と支持板500a、500bとを回転させれば、コート材210がセラミックスハニカム構造体本体100の外周における円周溝101以外の箇所全面では一様な厚さで塗布される。この際、円周溝101にもコート材210が充填される。その後、焼成を行うことによって、内周突起部201を具備し、充分な機械的強度をもつ外周壁200とすることができる。   FIG. 3 is a diagram schematically showing a form when a material to be the outer peripheral wall 200 is applied. Here, support plate 500a, 500b in which the end surface 100a on the inflow side and the end surface 100b on the outflow side of the ceramic honeycomb structure main body 100 after the grooving step have a larger outer diameter than the end surface of the ceramic honeycomb structure main body 100. Each is sandwiched and supported and fixed. In this state, the flat scraper 550 is installed so as to contact the upper support plate outer peripheral ends 510a and 510b of the support plates 500a and 500b, so that the upper end portion of the ceramic honeycomb structure body 100 and the scraper 550 are placed. A gap is formed between the two. In this state, the gap between the upper end portion of the ceramic honeycomb structure main body 100 and the flat scraper 550 is filled with the coating material 210 made of the above components and used as the raw material of the outer peripheral wall 200. Thereafter, if the ceramic honeycomb structure main body 100 and the support plates 500a and 500b are rotated about the central axis X, the coating material 210 is uniform over the entire surface of the ceramic honeycomb structure main body 100 except for the circumferential grooves 101. It is applied in various thicknesses. At this time, the circumferential groove 101 is also filled with the coating material 210. Thereafter, by firing, the outer peripheral wall 200 having the inner peripheral protrusion 201 and having sufficient mechanical strength can be obtained.

この構成のセラミックハニカム構造体においては、これを機械的に補強する外周壁200において、特に厚くされた内周突起部201が形成されているため、機械的強度を高めることができる。この際、内周突起部201は円周方向(流路方向の周り)の全域にわたり形成されているため、機械的強度を高めることができるのである。また、内周突起部201はガスの流される方向に沿って局所的に形成されるため、セラミックハニカム構造体全体の熱容量の増大を抑制することができ、触媒の活性化に要する時間が短くなり、高い有害物質除去性能を得ることができる。   In the ceramic honeycomb structure having this configuration, the inner peripheral protrusion 201 that is particularly thick is formed on the outer peripheral wall 200 that mechanically reinforces the structure, so that the mechanical strength can be increased. At this time, since the inner peripheral protrusion 201 is formed over the entire area in the circumferential direction (around the flow path direction), the mechanical strength can be increased. Further, since the inner peripheral projection 201 is locally formed along the gas flow direction, an increase in the heat capacity of the entire ceramic honeycomb structure can be suppressed, and the time required for activation of the catalyst is shortened. High harmful substance removal performance can be obtained.

ここで、前記の通り、特に隔壁30に多量の触媒を担持させ、かつ隔壁30を薄くすることによって流路20の面積を確保した場合において、上記の構成によってセラミックハニカム構造体の機械的強度を高くすることが特に有効である。具体的には、こうした場合の隔壁30を構成する多孔質セラミックスの気孔率は45〜70%の範囲、隔壁30の厚さt(図7(d))は0.1〜0.4mmの範囲である。   Here, as described above, in particular, when the partition wall 30 is loaded with a large amount of catalyst and the partition wall 30 is thinned to secure the area of the flow path 20, the mechanical strength of the ceramic honeycomb structure is increased by the above configuration. Increasing the height is particularly effective. Specifically, the porosity of the porous ceramics constituting the partition wall 30 in such a case is in the range of 45 to 70%, and the thickness t (FIG. 7 (d)) of the partition wall 30 is in the range of 0.1 to 0.4 mm. It is.

隔壁30の厚さtが0.1mm未満の場合には機械的強度が不充分となり、0.4mmを越えると圧力損失が高くなる。隔壁30の厚さtは0.15〜0.35mmの範囲とすることが特に好ましい。   When the thickness t of the partition wall 30 is less than 0.1 mm, the mechanical strength is insufficient, and when it exceeds 0.4 mm, the pressure loss increases. The thickness t of the partition wall 30 is particularly preferably in the range of 0.15 to 0.35 mm.

また、多孔質セラミックスの気孔率が45%未満の場合には、担持される触媒の量が不充分となるために充分な有害物質除去性能を得難い場合があり、気孔率が70%を越える場合には、隔壁30あるいはセラミックハニカム構造体の機械的強度が不充分となる。この気孔率は、50〜65%とすることがより好ましく、55〜65%とすることが特に好ましい。   In addition, when the porosity of the porous ceramic is less than 45%, the amount of the supported catalyst may be insufficient, and thus it may be difficult to obtain sufficient harmful substance removal performance. When the porosity exceeds 70% Therefore, the mechanical strength of the partition wall 30 or the ceramic honeycomb structure is insufficient. The porosity is more preferably 50 to 65%, and particularly preferably 55 to 65%.

こうした構成のセラミックハニカム構造体本体100と組み合わされる外周壁200における厚さTは0.1〜5.0mmの範囲、内周突起部201の高さPhはTと同等である0.1〜5.0mmの範囲とすることである。また、内周突起部201の流路方向に沿った幅Pwは、流路方向におけるこのセラミックハニカム構造体の長さをLとしてL/300〜L/10の範囲とする。Tが0.1mm未満、Phが0.1mm未満、PwがL/300未満の場合には、セラミックハニカム構造体の機械的強度が不充分となる。Tが5.0mmを越えた場合、Phが5.0mmを越えた場合、PwがL/10を越えた場合には、圧力損失が高くなる、あるいは熱容量が大きくなるために、触媒の活性化に要する時間が長くなる。T、Phは0.5〜4.0、Pwは、L/150〜L/15の範囲がより好ましく、T、Phは1.0〜3.0、L/100〜L/20の範囲とすることが更に好ましい。   The thickness T of the outer peripheral wall 200 combined with the ceramic honeycomb structure main body 100 having such a configuration is in the range of 0.1 to 5.0 mm, and the height Ph of the inner peripheral protrusion 201 is equal to T. The range is 0.0 mm. Further, the width Pw along the flow path direction of the inner peripheral protrusion 201 is set to a range of L / 300 to L / 10, where L is the length of the ceramic honeycomb structure in the flow path direction. When T is less than 0.1 mm, Ph is less than 0.1 mm, and Pw is less than L / 300, the mechanical strength of the ceramic honeycomb structure is insufficient. When T exceeds 5.0 mm, when Ph exceeds 5.0 mm, or when Pw exceeds L / 10, the pressure loss increases or the heat capacity increases. It takes a long time to complete. T and Ph are more preferably in the range of 0.5 to 4.0, and Pw is more preferably in the range of L / 150 to L / 15. T and Ph are in the range of 1.0 to 3.0, and L / 100 to L / 20. More preferably.

図5にその断面図を示すように、内周突起部は、1列ではなく、複数列形成することが好ましい。こうした場合においても、円周溝(内周突起部)が形成されていない箇所における外周壁は厚さTと薄くされるため、この部分の熱容量は小さいために、ガスを流した際には速やかに温度が上昇し、この部分における触媒反応が生じやすくなる。一方、セラミックハニカム構造体全体の機械的強度は、円周溝(内周突起部)の数が多いほど高くなることは明らかである。このため、円周溝(内周突起部)を複数列形成した場合においても、高い有害物除去性能と高い機械的強度を両立することができる。   As shown in the cross-sectional view of FIG. 5, it is preferable to form the inner peripheral projections in a plurality of rows instead of one row. Even in such a case, since the outer peripheral wall in the portion where the circumferential groove (inner peripheral protrusion) is not formed is thinned with a thickness T, the heat capacity of this portion is small, so that when the gas is flowed, The temperature rises and the catalytic reaction easily occurs in this part. On the other hand, it is clear that the mechanical strength of the entire ceramic honeycomb structure increases as the number of circumferential grooves (inner peripheral projections) increases. For this reason, even when a plurality of circumferential grooves (inner peripheral protrusions) are formed, both high harmful substance removal performance and high mechanical strength can be achieved.

セラミックハニカム構造体本体100の流路方向に垂直な断面における単位面積当たりの流路20の数は、15〜70個/cmの範囲とすることが好ましい。この面密度が15個/cm未満の場合、触媒による反応が不充分となる。70個/cmを越えた場合、流路20の面積が小さくなるため、ガスを流通させる際の圧力損失が高くなる。単位面積当たりの流路20の数は20〜60個/cmの範囲とすることが特に好ましい。 The number of channels 20 per unit area in the cross section perpendicular to the channel direction of the ceramic honeycomb structure body 100 is preferably in the range of 15 to 70 / cm 2 . When the surface density is less than 15 / cm 2 , the reaction by the catalyst becomes insufficient. When it exceeds 70 pieces / cm 2 , the area of the flow path 20 becomes small, so that the pressure loss when the gas flows is increased. The number of flow paths 20 per unit area is particularly preferably in the range of 20 to 60 / cm 2 .

また、円周溝101あるいは内周突起部201の断面形状は、任意である。例えば、図4(a)においてセラミックハニカム構造体の断面図を図1(b)と同様に示すように、この断面形状を3角形としてもよく、図4(b)に同様に示すように、この断面形状を円弧形状とすることもできる。いずれの断面形状の場合にも、円周溝101が形成される前のセラミックハニカム構造体本体に対応した成形体、もしくは焼結体の表面にこの断面形状の溝加工を行い(溝加工工程)、上記のセラミックハニカム構造体本体100を得ることができる。その後で外周壁200を形成すること(外周壁形成工程)によって、これらの断面形状をもつ内周突起部201を形成することができる。   Moreover, the cross-sectional shape of the circumferential groove 101 or the inner circumferential protrusion 201 is arbitrary. For example, in FIG. 4 (a), the cross-sectional view of the ceramic honeycomb structure may be triangular as shown in FIG. 1 (b), and as shown in FIG. 4 (b), The cross-sectional shape can be an arc shape. Regardless of the cross-sectional shape, the cross-sectional groove is formed on the surface of the formed body or sintered body corresponding to the ceramic honeycomb structure body before the circumferential groove 101 is formed (grooving step). The ceramic honeycomb structure body 100 described above can be obtained. Thereafter, by forming the outer peripheral wall 200 (outer peripheral wall forming step), the inner peripheral protrusion 201 having these cross-sectional shapes can be formed.

円周溝101や内周突起部201が形成された箇所以外の箇所においては、外周壁200を薄くして熱容量を小さくし、触媒の活性化に要する時間を短くすることが好ましい。このため、例えばセラミックハニカム構造体本体100における外周面に局所的に円周溝101(内周突起部201)が形成され、外周壁200を全体的に薄くした構成が好ましい。これに対して、例えば流路方向における中央部で外周壁が厚く、その両側で徐々に外周壁が薄くなる図6(d)のような形状は、熱容量が大きくなるため、触媒活性までの時間が長くなるため、好ましくない。   In places other than the place where the circumferential groove 101 and the inner peripheral projection 201 are formed, it is preferable to make the outer peripheral wall 200 thinner to reduce the heat capacity and shorten the time required for activation of the catalyst. For this reason, for example, a configuration in which the circumferential groove 101 (inner peripheral protrusion 201) is locally formed on the outer peripheral surface of the ceramic honeycomb structure body 100 and the outer peripheral wall 200 is thinned as a whole is preferable. On the other hand, for example, the shape shown in FIG. 6D in which the outer peripheral wall is thick at the center in the flow path direction and the outer peripheral wall is gradually thinned on both sides thereof increases the heat capacity. Is unpreferable because it becomes longer.

また、図1、4の構成においては、円周溝101(内周突起部201)は流路方向における中央部に設けられている。こうした構成により、流路方向における中央部が特に補強されるために、セラミックハニカム構造体全体の機械的強度を高めるという点では、特に有効である。しかしながら、円周溝101(内周突起部201)を厳密に流路方向における中央部に設ける必要はない。ただし、セラミックハニカム構造体全体の機械的強度を高めるためには、少なくとも中央部付近に円周溝101(内周突起部201)を設け、中央部付近を特に補強することが好ましい。このため、円周溝101(内周突起部201)を、セラミックハニカム構造体の流路方向における端部からの距離が0.2L以上離れた領域に形成することが好ましい。ここで、この距離は、端部から内周突起部201の頂点までの距離で定義される。これは、円周溝(内周突起部)を複数列設けた場合でも同様である。すなわち、円周溝(内周突起部)を複数列設けた場合には、少なくともそのうちの一列は、端部からの距離が0.2L以上離れた領域に形成することが好ましい。   1 and 4, the circumferential groove 101 (inner peripheral protrusion 201) is provided at the center in the flow path direction. Such a configuration is particularly effective in that the mechanical strength of the entire ceramic honeycomb structure is increased because the central portion in the flow path direction is particularly reinforced. However, it is not necessary to provide the circumferential groove 101 (inner circumferential protrusion 201) strictly at the center in the flow path direction. However, in order to increase the mechanical strength of the entire ceramic honeycomb structure, it is preferable to provide the circumferential groove 101 (inner peripheral protrusion 201) at least near the center and particularly reinforce the vicinity of the center. For this reason, it is preferable to form the circumferential groove 101 (inner peripheral protrusion 201) in a region where the distance from the end in the flow channel direction of the ceramic honeycomb structure is 0.2 L or more. Here, this distance is defined as the distance from the end to the apex of the inner peripheral projection 201. This is the same even when a plurality of rows of circumferential grooves (inner circumferential protrusions) are provided. That is, when a plurality of circumferential grooves (inner circumferential protrusions) are provided, it is preferable that at least one of the circumferential grooves is formed in a region having a distance of 0.2 L or more from the end.

(実施例)
実際に、セラミックハニカム構造体本体と外周壁を組み合わせた構成のセラミックハニカム構造体を複数種類製造し、触媒を内部に形成し、(1)静水圧試験における破断強度、(2)触媒活性までの時間、(3)耐熱衝撃温度、を測定した。
(Example)
Actually, a plurality of types of ceramic honeycomb structures having a combination of a ceramic honeycomb structure main body and an outer peripheral wall are manufactured, a catalyst is formed inside, (1) breaking strength in hydrostatic pressure test, (2) up to catalyst activity Time, (3) thermal shock temperature was measured.

ここでは、実施例1〜6と比較例1〜4となるセラミックハニカム構造体を製造した、ここで、前記の通り、円筒形状とされた焼成後の焼結体(円周溝が形成されない状態のセラミックハニカム構造体本体)表面に旋盤加工によって円周溝が形成された。溝加工前の焼結体の外径は264mm、軸方向の長さLは304.8mmとされ、実施例1〜12、比較例1〜8で全て同様とされた。この際、隔壁の厚さtは表1に示す値とされ、隔壁のピッチは1.5mmとされた。隔壁(セラミックハニカム構造体)を構成する材料は、シリカ、カオリン、タルク、アルミナ、水酸化アルミの原料粉末を配合して形成された、コーディエライト化原料粉末を用いたセラミックスである。原料粉末組成は、51質量%のSiO、35質量%のAl及び14質量%のMgOとされた。有機バインダーとしてメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースが、造孔材としてアクリロニトリル共重合体からなる中空の樹脂粒子が用いられ、造孔材の添加量が調整されて表1に示す気孔率とされた。焼成温度は1400°とし、コーディエライト質セラミックハニカム構造体を得た。その後、各試料に応じた表面加工が施された(溝加工工程)後に、シリカで構成された外周壁が外周壁形成工程によって形成された。溝加工工程における溝(セラミックハニカム構造体本体の外周面)の形状以外の条件、外周壁形成工程における条件は全て同一とされた。 Here, the ceramic honeycomb structures to be examples 1 to 6 and comparative examples 1 to 4 were manufactured. As described above, the sintered body after being fired in a cylindrical shape (a state in which no circumferential groove is formed) A circumferential groove was formed on the surface by a lathe. The sintered body before grooving had an outer diameter of 264 mm and an axial length L of 304.8 mm, and all of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 8 were the same. At this time, the partition wall thickness t was set to the value shown in Table 1, and the partition wall pitch was 1.5 mm. The material constituting the partition walls (ceramic honeycomb structure) is a ceramic using a cordierite forming raw material powder formed by blending raw material powders of silica, kaolin, talc, alumina, and aluminum hydroxide. The raw material powder composition was 51% by mass of SiO 2 , 35% by mass of Al 2 O 3 and 14% by mass of MgO. Hollow resin particles made of methylcellulose and hydroxypropylmethylcellulose as the organic binder and acrylonitrile copolymer as the pore former were used, and the addition amount of the pore former was adjusted to the porosity shown in Table 1. The firing temperature was 1400 ° to obtain a cordierite ceramic honeycomb structure. Then, after the surface processing according to each sample was performed (groove processing step), the outer peripheral wall made of silica was formed by the outer peripheral wall forming step. The conditions other than the shape of the groove (the outer peripheral surface of the ceramic honeycomb structure main body) in the groove processing step and the conditions in the outer peripheral wall forming step were all the same.

実施例1の断面形状は図4(a)、実施例2、13、比較例9の断面形状は図4(b)に示された通りであり、実施例3〜8の断面形状はそれぞれ図5(a)〜(f)に示された通りである。比較例1〜4の断面形状は、それぞれ図6(a)〜(d)に示された通りである。実施例9〜12、比較例5〜8、10の断面形状はいずれも図5(b)に示された通りである。実施例3〜5においては、内周突起部を周期的に4列形成し、内周突起部の断面形状を、実施例3では三角形、実施例4では矩形、実施例5では円弧形状とされ、いずれもPw=2.0mm、Ph=2.0mmとされた。   The cross-sectional shape of Example 1 is as shown in FIG. 4 (a), Examples 2 and 13, and Comparative Example 9 are as shown in FIG. 4 (b). It is as shown in 5 (a) to (f). The cross-sectional shapes of Comparative Examples 1 to 4 are as shown in FIGS. 6 (a) to 6 (d), respectively. The cross-sectional shapes of Examples 9 to 12 and Comparative Examples 5 to 8 and 10 are all as shown in FIG. In Examples 3 to 5, the inner peripheral protrusions are periodically formed in four rows, and the cross-sectional shape of the inner peripheral protrusions is triangular in Example 3, rectangular in Example 4, and circular arc in Example 5. In both cases, Pw = 2.0 mm and Ph = 2.0 mm.

実施例6においては、実施例5における内周突起部の間隔が長くされ、かつ流路が円筒形状の中心軸から0.6°傾いた構成とされた。このように流路が円筒形状の中心軸から外れた形状は、特にセラミックハニカム構造体を量産する場合においては、起こりうる形態である。実施例7、8においては、実施例5の構成における内周突起部をそれぞれ5列、6列とした。なお、実施例1〜8においては、いずれも内周突起部がない箇所における外周壁の厚さTは1.0mmとされた。
In Example 6, the interval between the inner peripheral projections in Example 5 was increased, and the flow path was inclined by 0.6 ° from the cylindrical central axis. Such a shape in which the flow path deviates from the central axis of the cylindrical shape is a form that can occur particularly when mass-producing a ceramic honeycomb structure. In Examples 7 and 8, the inner peripheral projections in the configuration of Example 5 were arranged in 5 rows and 6 rows, respectively. In each of Examples 1 to 8, the thickness T of the outer peripheral wall at a location where there was no inner peripheral protrusion was 1.0 mm.

比較例1、3は、内周突起部を形成しない(円周溝を形成しない)図7の構造(比較例1:T=1.0mm、比較例3:T=3.0mm)とされた。比較例2は、上下の両端部で外周壁が最大厚さ(3mm)、中央で最小厚さ(1mm)となるような形状(両端で厚い構成)とされた。比較例4は、セラミックハニカム構造体本体の表面に局所的な溝を設ける代わりに、全体を緩やかな形状として中央部において外周壁が厚くなる構成(中央で薄い構成)とし、両端部でT=1.0mm、中央部でT=3.0mmとした。比較例5〜8の形態は実施例9〜12と同様であるが、比較例5、6は気孔率が45〜70%の範囲外とされ、比較例7、8は隔壁の厚さtが0.1〜0.4mmの範囲外とされた。比較例9、10においては、Pwの総和がL/300〜L/10の範囲外とされた。   Comparative Examples 1 and 3 have the structure shown in FIG. 7 (Comparative Example 1: T = 1.0 mm, Comparative Example 3: T = 3.0 mm) in which no inner peripheral protrusion is formed (circumferential groove is not formed). . In Comparative Example 2, the outer peripheral wall had a maximum thickness (3 mm) at the upper and lower ends and a minimum thickness (1 mm) at the center (a thick configuration at both ends). In Comparative Example 4, instead of providing a local groove on the surface of the ceramic honeycomb structure main body, the entire structure is gradual and the outer peripheral wall is thick at the center (thin at the center), and T = 1.0 mm, T = 3.0 mm at the center. The forms of Comparative Examples 5 to 8 are the same as those of Examples 9 to 12, but Comparative Examples 5 and 6 have a porosity outside the range of 45 to 70%, and Comparative Examples 7 and 8 have a partition wall thickness t. It was outside the range of 0.1 to 0.4 mm. In Comparative Examples 9 and 10, the total Pw was outside the range of L / 300 to L / 10.

実施例、比較例における各パラメータの値を表1に、上記の評価結果について表2にそれぞれ示す。   Table 1 shows the values of the parameters in Examples and Comparative Examples, and Table 2 shows the evaluation results.

アイソスタティック強度(1)は、セラミックハニカム構造体に静水圧を印加した場合の破断強度として測定した。ここで、この強度が1.0kPaを越えた場合を◎、1.0kPa以下であり0.6kPaを越えた場合を○、0.6kPa以下であり0.4kPaを越えた場合を△、0.4kPa以下の場合を×とした。   Isostatic strength (1) was measured as the breaking strength when hydrostatic pressure was applied to the ceramic honeycomb structure. Here, when the strength exceeds 1.0 kPa, ◎, when 1.0 kPa or less and 0.6 kPa, ○, when 0.6 kPa or less and more than 0.4 kPa, Δ,. The case of 4 kPa or less was set as x.

触媒活性までの時間(2)として、上記のセラミックハニカム構造体の流路内に触媒を塗布し、触媒が活性化されるまでの時間を測定した。比較例1におけるこの時間を基準とし、これより5%以上短くなった場合を◎、5%未満2%以上短くなった場合を○、2%未満0以上短くなった場合を△、長くなった場合を×とした。   As time (2) until catalyst activity, the catalyst was applied in the flow path of the ceramic honeycomb structure, and the time until the catalyst was activated was measured. Using this time in Comparative Example 1 as a reference, the case where it was 5% or more shorter than this, ◎ less than 5%, 2% or more shorter, ○ less than 2%, 0 or shorter, Δ, longer The case was marked with x.

ここで、耐熱衝撃温度(3)は、一定の加熱温度(500℃以上)に制御された電気炉中にセラミックハニカム構造体を投入して30分間加熱・保持した後に室温(25℃)に急冷し、クラックが発見された際の加熱温度と室温との温度差である。この温度差が650℃以上の場合を◎、650℃未満600℃以上の場合を○、600℃未満550℃以上の場合を△、550℃未満の場合を×とした。   Here, the thermal shock temperature (3) was rapidly cooled to room temperature (25 ° C.) after the ceramic honeycomb structure was put in an electric furnace controlled to a constant heating temperature (500 ° C. or higher), heated and held for 30 minutes. And the temperature difference between the heating temperature and the room temperature when a crack is discovered. The case where this temperature difference was 650 ° C. or higher was rated as “◎”, the case where it was lower than 650 ° C. and 600 ° C. or higher, “O”, the case where it was lower than 600 ° C. and 550 ° C. or higher,

Figure 2014046276
Figure 2014046276

Figure 2014046276
Figure 2014046276

以上より、実施例となるセラミックハニカム構造体においては、高い耐熱衝撃性、機械的強度と、高い有害物除去性能が得られることが確認された。   From the above, it was confirmed that the ceramic honeycomb structure as an example can obtain high thermal shock resistance, mechanical strength, and high harmful substance removal performance.

なお、上記の例においては、流路の断面形状は矩形であるとしたが、同様に隔壁で仕切られた流路を多数積層できる構成、例えば流路の断面形状を正3角形、正6角形等とした場合でも同様である。   In the above example, the cross-sectional shape of the flow path is rectangular, but similarly, a configuration in which a large number of flow paths partitioned by partition walls can be stacked, for example, the cross-sectional shape of the flow path is a regular triangle or a regular hexagon. The same applies to the case of the above.

また、上記の例では、セラミックハニカム構造体の流路方向に垂直な断面形状の外径が円形状(セラミックハニカム構造体が円筒形状)であるとしたが、この断面形状が円形状でなくとも、同様の効果を奏することは明らかである。   In the above example, the outer diameter of the cross-sectional shape perpendicular to the flow path direction of the ceramic honeycomb structure is circular (the ceramic honeycomb structure is cylindrical), but the cross-sectional shape is not necessarily circular. It is clear that the same effect can be obtained.

また、上記の例においては、セラミックハニカム構造体の例について記載したが、いずれかの一方の端部が封止された2通りの流路が隣接して形成され、流路間の隔壁がフィルタとして用いられるセラミックハニカムフィルタに上記発明を適用することもできる。また、上記の例においては、断面形状が略多角形である流路として、四角形断面の流路を主に記載したが、三角形、六角形、八角形等の断面形状の流路においても上記発明を適用することもできる。   Moreover, in the above example, the example of the ceramic honeycomb structure has been described. However, two flow paths in which one end is sealed are formed adjacent to each other, and the partition between the flow paths is a filter. The above-described invention can also be applied to a ceramic honeycomb filter used as the above. Further, in the above example, as a flow path having a substantially polygonal cross-sectional shape, a quadrangular cross-section flow path is mainly described, but the above-described invention also applies to a cross-sectional flow path such as a triangle, hexagon, or octagon. Can also be applied.

20 流路
30 隔壁
100、800 セラミックハニカム構造体本体
100a 流入側の端面
100b 流出側の端面
101 円周溝(溝)
200、900 外周壁
201 内周突起部(突起部)
210 コート材
500a、500b 支持板
510a、510b 支持板外周端部
550 スクレーパー
20 Channel 30 Partition 100, 800 Ceramic honeycomb structure body 100a Inflow side end surface 100b Outflow side end surface 101 Circumferential groove (groove)
200, 900 Outer peripheral wall 201 Inner peripheral protrusion (protrusion)
210 Coating material 500a, 500b Support plate 510a, 510b Support plate outer peripheral end 550 Scraper

Claims (6)

多孔質のセラミックスで構成された隔壁で仕切られて構成された複数の流路が隣接して平行に設けられた構成を具備するセラミックハニカム構造体本体と、当該セラミックハニカム構造体本体における流路方向の周りの外周面を覆って形成された外周壁と、を具備するセラミックハニカム構造体であって、
前記セラミックハニカム構造体本体の外周面は、最外周に位置する流路が外部との間の隔壁を有さず外部に開口しており、
前記外周面の円周方向において連続した溝が形成され、
前記外周壁の内面に前記溝と嵌合する突起部が形成され、
前記隔壁を構成するセラミックスの気孔率が45〜70%の範囲、前記隔壁の厚さが0.1〜0.4mmの範囲であり、前記突起部が形成された箇所以外における前記外周壁の厚さが0.1〜5.0mmの範囲、前記溝の前記流通方向に沿った幅の総和が前記セラミックハニカム構造体の前記流路方向における長さをLとしてL/300〜L/10の範囲、であることを特徴とするセラミックハニカム構造体。
A ceramic honeycomb structure body having a configuration in which a plurality of flow paths configured by being divided by partition walls made of porous ceramics are provided adjacent to each other in parallel, and a flow path direction in the ceramic honeycomb structure main body An outer peripheral wall formed to cover an outer peripheral surface around the ceramic honeycomb structure,
The outer peripheral surface of the ceramic honeycomb structure body has an opening to the outside without a partition wall between the outside and the flow path located at the outermost periphery,
A continuous groove is formed in the circumferential direction of the outer peripheral surface,
Protrusions that fit into the grooves are formed on the inner surface of the outer peripheral wall,
The thickness of the outer peripheral wall except for the portion where the porosity of the ceramic constituting the partition wall is in the range of 45 to 70%, the thickness of the partition wall is in the range of 0.1 to 0.4 mm, and the protrusion is formed. Is in the range of 0.1 to 5.0 mm, and the total width of the grooves along the flow direction is L / 300 to L / 10, where L is the length of the ceramic honeycomb structure in the flow path direction. The ceramic honeycomb structure characterized by the above-mentioned.
前記溝及び前記突起部は前記流路方向における複数の箇所に形成されたことを特徴とする請求項1に記載のセラミックハニカム構造体。
The ceramic honeycomb structure according to claim 1, wherein the groove and the protrusion are formed at a plurality of locations in the flow path direction.
前記溝及び前記突起部は、前記セラミックハニカム構造体の前記流路方向における端部からの距離が0.2L以上離れた領域に形成されたことを特徴とする請求項1又は2に記載のセラミックハニカム構造体。
3. The ceramic according to claim 1, wherein the groove and the protrusion are formed in a region having a distance of 0.2 L or more from the end in the flow channel direction of the ceramic honeycomb structure. Honeycomb structure.
請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のセラミックハニカム構造体の製造方法であって、
ハニカム構造を有する成形体を形成する成形体形成工程と、
前記成形体を焼成して焼結体とする焼成工程と、
前記焼結体の外周周縁部を除去する加工工程と、
前記焼結体における前記外周面に前記溝を形成する溝加工工程と、
前記外周壁となる材料を前記外周面及び前記溝に塗布した後に乾燥、及び/又は焼成して前記外周壁を形成する外周壁形成工程と、
を具備することを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
A method for manufacturing a ceramic honeycomb structure according to any one of claims 1 to 3,
A molded body forming step of forming a molded body having a honeycomb structure;
A firing step of firing the molded body to obtain a sintered body;
A processing step of removing the outer peripheral edge of the sintered body;
A groove processing step of forming the groove on the outer peripheral surface of the sintered body;
An outer peripheral wall forming step of forming the outer peripheral wall by applying the material to be the outer peripheral wall to the outer peripheral surface and the groove and then drying and / or firing.
A method for manufacturing a ceramic honeycomb structure, comprising:
請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のセラミックハニカム構造体の製造方法であって、
ハニカム構造を有する成形体を形成する成形体形成工程と、
前記成形体の外周周縁部を除去する加工工程と、
前記成形体を焼成して焼結体とする焼成工程と、
前記焼結体における前記外周面に前記溝を形成する溝加工工程と、
前記外周壁となる材料を前記外周面及び前記溝に塗布した後に乾燥、及び/又は焼成して前記外周壁を形成する外周壁形成工程と、
を具備することを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
A method for manufacturing a ceramic honeycomb structure according to any one of claims 1 to 3,
A molded body forming step of forming a molded body having a honeycomb structure;
A processing step of removing the peripheral edge of the molded body;
A firing step of firing the molded body to obtain a sintered body;
A groove processing step of forming the groove on the outer peripheral surface of the sintered body;
An outer peripheral wall forming step of forming the outer peripheral wall by applying the material to be the outer peripheral wall to the outer peripheral surface and the groove and then drying and / or firing.
A method for manufacturing a ceramic honeycomb structure, comprising:
請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のセラミックハニカム構造体の製造方法であって、
ハニカム構造を有する成形体を形成する成形体形成工程と、
前記成形体の外周周縁部を除去する加工工程と、
前記成形体における前記外周面に前記溝を形成する溝加工工程と、
前記成形体を焼成して焼結体とする焼成工程と、
前記外周壁となる材料を前記外周面及び前記溝に塗布した後に乾燥、及び/又は焼成して前記外周壁を形成する外周壁形成工程と、
を具備することを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
A method for manufacturing a ceramic honeycomb structure according to any one of claims 1 to 3,
A molded body forming step of forming a molded body having a honeycomb structure;
A processing step of removing the peripheral edge of the molded body;
A groove processing step of forming the groove on the outer peripheral surface of the molded body;
A firing step of firing the molded body to obtain a sintered body;
An outer peripheral wall forming step of forming the outer peripheral wall by applying the material to be the outer peripheral wall to the outer peripheral surface and the groove and then drying and / or firing.
A method for manufacturing a ceramic honeycomb structure, comprising:
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